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第六章 微生物的遗传和变异PPT课件

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《工业微生物》课件-第六章

《工业微生物》课件-第六章

第二节 菌种分离
采集土样时，应在选好适当的地点后，用不锈钢采样 铲去除表土，取离地面5～15cm处的土样几十克，盛于预 先灭菌的牛皮纸袋、塑料袋或玻璃瓶中，密封好，并标明 时间、地点和环境情况等，以备查考。
各种水体也是工业微生物菌种的重要来源，许多具有 光合作用能力的微生物及兼性或专性厌氧微生物都能从各 种水体中筛选得到。
工业微生物
第六章 微生物的遗传变异和育种
第一节 微生物遗传的物质基础
微生物的遗传物质是核酸，核酸分为脱氧核糖核酸 (DNA)和核糖核酸(RNA),除少数病毒的遗传物质为RNA外， 其余均为DNA。
一、遗传物质在微生物细胞内存在的方式 核酸作为遗传的物质基础，它具备两个条件：首先能 遗传给子代，也就是说子代能从上代获得遗传物质，并能 自我复制；再则能指令生物体合成其他物质，使所传送的 基因得以表达。那么，核酸是以怎样的形式存在于细胞内 呢？下面从几个方面来进行阐述。
第一节 微生物遗传的物质基础
三、基因表达 在所有的生物中，基因的主要功能是把遗传信息转变
为特定氨基酸顺序的多肽，从而决定生物性状的过程，这 一过程称为基因表达。基因表达包括以下两个步骤，首先 以DNA为模板，通过RNA聚合酶转录出mRNA（信使RNA）， 然后将mRNA的碱基顺序翻译成由相应氨基酸顺序组成的蛋 白质（图6-1)。
第一节 微生物遗传的物质基础
（四）核苷酸 各种遗传密码子储存着各自对应的信息，而单个核苷 酸或碱基则是密码子的组成单位，是基因突变的最小单位。 从绝大多数微生物的DNA组分来看，其分别由腺苷酸、胸 苷酸、鸟苷酸和胞苷酸4种脱氧核苷酸组成。其上的碱基 分别为腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞 嘧啶（C）。
第一节 微生物遗传的物质基础

《微生物遗传与变异》课件

《微生物遗传与变异》课件
倒位突变
指DNA分子中一段碱基对的倒位，导致基因 结构的改变。
基因突变机制
自发突变
指在没有任何外界因素的影响 下，DNA复制过程中偶然出 现的差错导致的基因突变。
诱变因素
指某些物理、化学、生物因素 可以诱导基因突变的产生，如 紫外线、X射线、化学诱变剂
等。
修复缺陷
指DNA损伤修复过程中的缺 陷可以导致基因突变的产生。
基因重组也可以帮助微生物抵 抗抗生素等外部压力，提高生 存能力。
04 微生物基因表达调控
基因表达调控概念
基因表达调控是生物体内基因表达的调节控制过程，是生物体内基因活动的一个重 要环节。
基因表达调控主要发生在转录水平，即RNA聚合酶通过转录起始、延伸、终止等过 程控制基因的表达。
基因表达调控对于生物体的生长、发育、代谢以及应激反应等生理过程具有重要意 义。
表观遗传修饰
表观遗传修饰是指DNA序列不变的情况下，基因表达的可遗传变化， 包括DNA甲基化、组蛋白修饰等。表观遗传修饰可以影响转录因子的 活性，从而调控基因的表达。
基因表达调控对微生物的影响
微生物的适应性
基因表达调控是微生物适应环境变化的重要机制。通过调控特定基因的表达，微生物可以适应不同的生长条件、营养 需求以及环境压力。
遗传物质
携带遗传信息的物质， 可以是DNA或RNA。
微生物遗传学重要性
基础研究
01
揭示生命本质，探索生物进化机制。
应用研究
02
改良微生物菌种，提高工业生产效率。
疾病控制
03
研究病原微生物的遗传特性，为疾病防治提供依据。
微生物遗传学发展历程
19世纪
孟德尔遗传定律的发现，奠定遗传学基础。

微生物的遗传与变异优秀课件

微生物的遗传与变异优秀课件
启动基因(promotor)：启动基因是转录的起始部位，是RNA多 聚酶附着和启动的部位。操纵基因和启动基因不能转录RNA， 不产生任何基因产物。调节基因一般与操纵子有一定间隔距离 (一般小于100个碱基)，它是调节操纵子中结构基因活动的基因。
3、染色体水平 （1）染色体数： 在不同生物体的每个细胞核内，往往有 不同数目的染色体。真核生物常有较多的染色体；而原核 生物的核质体中只有一个裸露的、光镜不可见的环状染色 体，所以对原核生物来说，染色体水平实际上与核酸水平 相同。 （2）染色体倍数：除染色体的数目外，染色体的套数也不 同。如果在一个细胞中只有一套相同功能的染色体，它就 是一个单倍体。在自然界中发现的微生物，多数都是单倍 体的；包含有两套相同功能 染色体的细胞，就称为双倍体。 只有少数微生物如酿酒酵母的营养细胞以及由两个单倍体 的性细胞通过接合或体细胞融合而形成的合子，才是双倍 体。在原核生物中，通过转化、转导或接合等过程而获得 外源染色体片段时，只能形成一种不稳定的称作部分双倍 体的细胞。
（2）微生物繁殖快，个体易于变异，易得到突变体；
（3）微生物的变异易于识别，便于建立纯系。
遗传与变异的几个概念
遗传和变异是生命最本质的属性之一。 遗传(heredity) 表型（phenotype） 遗传型（genotype） 变异(variation) 饰变（modification）
2、细胞核水平 （1）核内染色体：真核生物的细胞核外被核膜，核内的
DNA与组蛋白结合在一起，形成结构稳定的染色体； 原核生物的类核无核膜，呈松散的核质体状态存在， DNA也不与任何蛋白质结合。 （2）核外染色体：核外遗传物质 A) 真核生物的“质粒” ： 细胞质基因：线粒体、叶绿体； 共生生物：卡巴颗粒； 酵母菌的2um质粒 B) 原核生物的质粒：F因子、R因子、Col质粒、Ti质粒、 巨大质粒、降解性质粒等。

《微生物遗传与变异》PPT课件

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基因是一段DNA
基因Ⅰ
基因Ⅱ
染色体 DNA 完整版课件ppt
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原核生物基因调控系统
R
P O 结构基因
启动基因 操纵基因
调节基因
操纵子
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乳糖代谢基因表达调控 （环境中没有乳糖时的基因状态）
乳糖代谢基因表达调控 （环境中具有乳糖时的基因状态）
3、遗传信息的传递
贮存在DNA上的遗传信息都会转录到RNA上，通 过RNA的翻译作用指导蛋白质的合成，最终依靠 蛋白质体现遗传性状。
转录
DNA
翻译
RNA
蛋白质
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（二） DNA的复制
微生物为了保证遗传的稳定性，DNA的复制十分精确。 复制过程： 1.解旋：DNA双链氢键断裂，双链分开； 2.复制：以各自双链为模板，进行复制。 3.分配：新复制的核苷酸链与原来的一条核苷酸链按照碱 基配对原则形成新的双链结构并分给子代。
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种类 用途
F因子 与有性接合有关 R因子 与抗药性有关
CoL 编码免疫蛋白 Ti质粒 诱癌质粒 降解性质粒：编码降解有害物质的酶
基因工程中作为目的基因载体
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2、基因-遗传因子
生物体内贮存遗传信息、能进行自我复制能力的遗传功能 单位。是DNA分子上的具有特定碱基排列顺序的核苷酸片 断。 每个细菌约有5000～10000个基因。
替排列构成。
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3、每个核苷酸链上都有四
个碱基： T——胸腺嘧啶 A——腺嘌呤 G——鸟嘌呤 C——胞嘧啶 彼此与另一条核苷酸链上的 碱基组成碱基对：T—A A—T G—C C—G 17

医学微生物学PPT课件 细菌的遗传和变异

医学微生物学PPT课件 细菌的遗传和变异

• 转座噬菌体或前噬菌体
• 是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变溶 原性细菌的某些生物学性状。
细菌的变异机制
• 基因的突变和损伤后修复 • 基因的转移和重组
转座子(1)
• 转座子(transposon，Tn)：是一类在细菌的染 色体、质粒或噬菌体之间自行移动的遗传成 分，是基因组中一段特异的具有转位特性的 独立的DNA序列。
• 被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分。
供体菌
噬菌体DNA
受体菌
细菌DNA
转导噬菌体
结果
• 完全转导
• 流产转导
整合 未整合
局限性转导restricted transduction
或称特异性转导， 所转导的 只限于供体菌染色体上特定 的基因。
溶原期时，噬菌体DNA整合 在细菌染色体特定部位，噬 菌体DNA发生偏差分离，将 自身的一段DNA留在细菌染 色体上，而带走了细菌DNA 上两侧的基因。当其转导并 整合到受体菌中，使受体菌 获得供体菌的某些遗传性状。 所转导的只限于供体菌上个 别的基因。
导突变率达10-6~10-4，10~1000倍。 2. 突变与选择 突变是随机的，不定向的。须将
突变的个别细菌至于利于突变菌而不利于其 他细菌生长的环境中，将突变菌筛选出来。 ➢ 影印试验（Lederberg，1952）证实了突变的 随机性。
Байду номын сангаас
影印试验 (replica plating)
THANK YOU
THANK YOU
噬菌体(2)
• 噬菌体感染细菌有两个结果： • 噬菌体在宿主菌内增殖后使宿主菌裂解，释放的噬菌
体再感染其他敏感细胞。建立了溶菌性周期。 • 噬菌体感染细菌后不增殖，其核酸整合到细菌染色体

微生物的遗传和变异PPT课件

微生物的遗传和变异PPT课件
第17页/共58页
转座因子（跳跃基因）
• 指细胞基因组中，能从一个位置转移到另一个位置的的一段DNA片段。 种类： 1.插入序列 2.转座子
第18页/共58页
插入序列（ insertion sequence,IS）
• 结构较简单，长度小于2Kb。只带有与自身转座功能相关的基因，不带有任何与插入无关的基因。
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三个经典实验：
1）经典转化实验 2）噬菌体感染实验 3）植物病毒重建实验
第6页/共58页
肺炎球菌转化试验
第7页/共58页
肺炎球菌转化试验
第8页/共58页
Avery的实验
第9页/共58页
DNA结构与功能
• 结构：双螺旋结构 • 功能：储存、复制、传递遗传信息 • 复制方式：半保留复制 • 中心法则：DNA RNA 蛋白质
• 又称基因型，指某一生物所含有的全部遗传因子，即基因型所携带的遗传信息。
• 遗传型＋环境条件
表型
第3页/共58页
表型（phenotype）
• 指某一生物所具有的一切外表特征和内在特性的总和。
第4页/共58页
第一节 遗传变异的物质基础
一、微生物的遗传物质 证明: 核酸，尤其是DNA，是遗传、变异的真正的物质基础。
本章小结：
• 遗传变异的物质基础 • 质粒 • 噬菌体的结构 • 烈性噬菌体的增殖周期 • 原核微生物的基因重组：
转化 转导、接合
第57页/共58页
感谢您的观看。
第58页/共58页
第34页/共58页
3、DNA损伤的修复
光复活作用： 带嘧啶二聚体的DNA分子，在黑暗中可与光复活酶结合，在可见光作用下，光复活酶被激活，嘧啶二聚体解
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质粒的形式。
DNA和组蛋白等组成染色体，染色 体呈丝状结构，细胞内所有的染色 体由一个核膜包裹成细胞核。
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环境微生物基础教学课件
天津工业大学
3.基因
基因：生物体内贮存遗传信息、能进行自我复 制能力的遗传功能单位。是DNA分子上的具有 特定碱基排列顺序的核苷酸片断。
每个细菌约有5000～10000个基因。
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环境微生物基础教学课件
天津工业大学
什么方法最终证明了遗传 的物质基础是DNA呢？
三个经典转化实验
1.格里菲斯经典转化实验（1928）及埃弗里、麦 克劳德、麦卡蒂等人的转化补充实验（1941）。 2.赫西和蔡斯大肠杆菌T2噬菌体感染大肠杆菌实 验。（1952） 3.植物病毒拆分重建，Fraenkel-Conrat（1956）
遗 传
绝对
变 异
相对
天津工业大学
遗传育种
人工培育和驯化
遗传中有变异，变异中有遗传。
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第一节 遗传
天津工业大学
一、遗传和变异的物质基础——DNA
生物遗传的物质基础是什么？ 答案是DNA。
亲代将各种遗传性状通过DNA传递给 子代，子代获得DNA后形成一定的蛋白质， 将遗传特性表现出来。
天津工业大学
无义链
பைடு நூலகம்
A A T C T A T AG
细 胞 核 中
游离的核糖核苷酸
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DNA与RNA的碱基互补配对
天津工业大学
细 A A T C T A T AG
胞 核
聚合酶
中
游离的核糖核苷酸
10.08.2020
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环境微生物基础教学课件
DNA与RNA的碱基互补配对
天津工业大学
细 A A T C T A T AG
胞 UU 核
聚合酶
中
游离的核糖核苷酸
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环境微生物基础教学课件
第六章 微生物的遗传和变异
10.08.2020
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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环境微生物基础教学课件
本章内容
天津工业大学
第一节 遗传
天津工业大学
赫西和蔡斯实验——噬菌体侵染细菌的实验
（含P） （含S）
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用放射性同位素35S标记外壳蛋白质
细菌内无放射性
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用放射性同位素32P标记内部DNA
细菌内有放射性
DNA—主要的遗传物质
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碱基
核糖
OO- P
O
磷酸
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5‘
O CH2
嘌呤或嘧啶
4’
O
1‘
H HH
3‘
2’
核苷酸的一般结构
OH OH
戊糖
β－呋喃型结构
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2. DNA的存在形式
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原 核 微 生 物
真 核 微 生 物
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DNA与少量的蛋白质结合，没有核 膜包围，单纯由一条DNA细丝构成 环状的染色体，在细胞质内，高度 折叠形成具有空间结构的核区。或
1. DNA的结构
1953年，Watson 和 Crick提出了DNA的双 螺旋结构。
天津工业大学
两条多核苷酸链彼此互补并排列方向相反的，以 右手螺旋的方式围绕同一根主轴的互相盘绕而成。
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磷酸
腺嘌呤-A 鸟嘌呤-G
天津工业大学
T-胸腺嘧啶 C-胞嘧啶
脱氧
位 点
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半保留式的自我复制
边解链边复制
碱基互补配对原则
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环境微生物基础教学课件
二、RNA
磷酸
脱氧 核糖
腺嘌呤-A 鸟嘌呤-G
碱基
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遗传信息
RNA
蛋白质
翻译
核糖体
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U-尿嘧啶 C-胞嘧啶
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1.信使RNA，mRNA(messenger RNA) DNA 解链，一条链为模板合成RNA
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将杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
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将R型活菌与杀死的S型菌注入小鼠体内
一段时间后
细菌发生转化，性状的转化可以遗传。
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只 有
DNA 引 起
R 型 肺 炎 球 菌 转 化
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DNA是遗传物质
多糖 DNA RNA
蛋白质
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1. DNA—结构、存在形式、基因、遗传信息的传递、 复制方式
2. RNA—四种，tRNA、mRNA、rRNA、反义RNA 3. 蛋白质的合成过程
第二节 微生物的变异
1. 基因突变 2. 突变类型
第三节 遗传工程在环境保护中的应用
1. 质粒育种技术在环境保护中的应用 2. 基因工程技术在环境保护中的应用——DNA重组 3. PCR技术在环境保护中的应用
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天津工业大学
格里菲斯经典转化实验（1928） ——肺炎双球菌转化实验
多 糖 类 荚 膜
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R型菌
（粗糙、 无毒性）
S型菌
（光滑、 有毒性）
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将R型活菌注入小鼠体内
一段时间后
10.08.2020
10
将S型活菌注入小鼠体内
一段时间后
10.08.2020
10.08.2020
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天津工业大学
遗传
微生物将其生长发育所需要的营养类型 和环境条件，以及对这些营养和外界环境条 件产生的一定反应，或出现的一定性状，传 给后代，并相对稳定的一代一代传下去，这 就是微生物的遗传。
10.08.2020
营养类型 形态结构 生理特征 代谢方式 繁殖方式
传递
下一代
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变异
当微生物从它适应的环境迁移到不适应 的环境后，微生物改变自己对营养和环境条 件的要求，在新的生活条件下产生适应新环 境的酶，从而适应新的环境并生长良好，这 就是变异。
营养类型 形态结构 生理特征 代谢方式
改变
下一代
繁殖方式
10.08.2020
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结构基因，编码蛋白质或酶的结构。
按功能分为三种： 操纵区，操纵结构基因的表达。
10.08.2020
调节基因，控制结构基因。
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4.遗传信息的传递。
分子遗传学的中心法则
天津工业大学
转录
DNA
RNA
反向转录
翻译 蛋白质
10.08.2020
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5. DNA的复制